Свойства, промышленное значение и классификационные характеристики аммиака. Анализ аварий, характерных для аммиака

Как видно на схеме (см. рисунок П. 1.3) жидкий хладагент отводится из линейного ресивера по трубе, опущенной под уровень жидкости, что и предотвращает прорыв пара по этому трубопроводу в испарительную систему.

Контроль за уровнем  жидкости в ресивере ведут по указателю  уровня. Конденсатор и ресивер снабжены предохранительными клапанами ПК с переключающим вентилем, от предохранительных клапанов выведены трубопроводы для аварийного сброса хладагента в атмосферу. У каждого из этих аппаратов на АХУ имеются отстойники 4 для сбора масла и загрязнений; из отстойников эти примеси могут отводиться в маслособиратель.

Из ресиверов хладагент  поступает в охладитель жидкости (переохладитель) 6, который должен включаться после ресивера (см. рисунок П. 1.3).

От коллектора 7 регулирующей станции жидкий хладагент при ручном регулировании распределяется посредством регулирующих вентилей РВ по охлаждаемым объектам (в общем случае – разных температур кипения). В случае применения автоматических регуляторов подачи хладагента в испарительную систему коллектор 7 становится распределительным. При помощи запорных вентилей на этом коллекторе можно прекращать подачу хладагента во все объекты данной температуры кипения или в группу объектов. Регулирующие вентили коллектора могут использоваться при выходе из строя автоматических регуляторов подачи, расположенных у объектов.

Обычно как ручные, так и автоматические регулирующие вентили находятся между двумя  запорными вентилями, что позволяет  при засорении регулирующего  вентиля легко отсоединить его  от системы для осмотра и очистки, без нарушения режима работы других объектов. На коллекторе предусматривают вентиль 1' для зарядки и пополнения системы хладагентом.

 

4.2 Описание  технологического процесса

 

Принципиальная схема  АХУ представлена на рисунке П. 1.2. Технологический процесс условно начинается со сжатия паров аммиака холодильными компрессорами марок: АУ200/А-720, АКРАБ 100А, 21 А280–7–3, П-110, 21А410, АУ400/1.

Горячие пары аммиака  с давлением до 15,5 кгс/см² и температурой до 150 ⁰С, нагнетаемые компрессорами подаются в конденсаторы следующих марок: ИК-125, ТКА-85, ЭВАКО-200.

Сконденсировавшийся жидкий аммиак сливается в шесть линейных ресиверов, расположенных в отдельно стоящем помещении – хранилище.

Из линейных ресиверов  жидкий аммиак поступает в баки-аккумуляторы холода, для получения захоложенной воды и на регулирующую станцию высокого давления, расположенную в компрессорном цехе.

Жидкий аммиак с регулирующей станции высокого давления, за счет разности давлений кипения и конденсации  дросселируется в батареи охлаждения панельных испарителей марок ИПП-960 и ИПП-320. В последних происходит охлаждение рассола.

Газообразный аммиак с температурой -20 ⁰С из панельных испарителей через отделители жидкости поступает в коллектор всаса аммиачных компрессоров.

Газообразный аммиак с температурой -10 ⁰С из баков-аккумуляторов холода через отделители жидкости поступает в коллектор всаса аммиачных компрессоров.

Жидкий аммиак с регулирующей станции высокого давления подается в змеевики промежуточных сосудов (ПС N1–5), где переохлаждается и подается на регулирующую станцию низкого давления, откуда жидкий аммиак дросселируется до давления испарения и направляется в циркуляционные ресиверы (вертикальные и горизонтальные).

Вертикальные ресиверы 3,5 РДВ N1/N2 и 1,5 РДВ, расположены в аппаратном отделении компрессорного цеха. Из ресиверов жидкий аммиак насосами марки 3Ц-4А-2Г подается к воздухоохладителям, из которых газообразный аммиак с температурой -40 ⁰С поступает на всас компрессоров. Вертикальные ресиверы 3,5 РДВ N2 и 1,5 РДВ используются в качестве защитных ресиверов.

Из горизонтальных ресиверов 2,5 РД N1, N2, жидкий аммиак насосами марки 3Ц-4А-2Г через гидроциклон подается к фризерам, скороморозильным шкафам и воздухоохладителям, из которых газообразный аммиак с температурой -40 ⁰С, через отделители жидкости поступает на всас компрессоров.

По мере потерь аммиака  в холодильной системе производится периодическая его закачка в  систему от специально оборудованной  спецмашины с объемом емкости 5 тонн.

 

4.3 Размещение основного технологического оборудования и распределение опасного вещества по технологическим блокам

 

План расположения основного  технологического оборудования представлен  АХУ ОАО «Уфамолзавод» на рисунке П. 1.1. Расположение основного технологического оборудования выполнено с учетом рациональных технических решений и условий для безопасной эксплуатации холодильного оборудования. Компрессорный цех располагается в здании корпуса вспомогательных служб на первом этаже (см. рисунок П. 1.1). Операторная расположена в отдельном помещении комрессорного цеха в том же здании.

Машинное отделение  не отделено от операторной противопожарными стенами и перегородками без проемов, что требуется по нормам. Для обеспечения повышенной безопасности эксплуатации холодильной установки конденсаторы, маслоотделители расположены снаружи вблизи машинного отделения. Линейные ресиверы расположены в отдельном запирающемся здании.

При размещении оборудования в помещениях и на улице обеспечен  доступ к нему для обслуживания в  соответствии с действующими нормами, однако не предусмотрено достаточного места для ремонта оборудования.

Общее количество аммиака на объекте – 16,59 т. Наибольшее количество аммиака содержится в помещении линейных ресиверов – 6,3 т. Поэтому технологические блоки 1, 1а, 1б, 1в, 2, 2а являются наиболее опасными с точки зрения последствий возникновения ЧС. На безопасность их эксплуатации следует обратить первоочередное внимание.

 

 

 

5. Сценарии возможных аварий

 

В данном разделе представлены возможные сценарии аварий на АХУ, построено  «дерево отказов» компрессора, выявлены наиболее «узкие» места АХУ, на которых  наиболее вероятно наступление аварийной ситуации.

 

5.1 Выявление  событий, ведущих к аварии

 

Статистические данные убеждают нас в том, что задача повышения безопасности техносферы исключительно важна и актуальна. Сделать техносферу абсолютно безопасной невозможно. Однако необходимо снижать вероятность возникновения аварий и катастроф, пытаться исключить или уменьшить действие поражающих факторов, т.е. проводить работу по предупреждению ЧС [2].

Согласно [30], предупреждение чрезвычайных ситуаций – это комплекс мероприятий, проводимых заблаговременно и направленных на максимально возможное уменьшение риска возникновения чрезвычайных ситуаций, а также на сохранение здоровья людей, снижение размеров ущерба окружающей природной среде и материальных потерь в случае их возникновения.

Одной из сфер деятельности, обеспечивающей безопасность в промышленности, является социально-экономическая. В  ней задаются условия безопасного  развития промышленной активности, определяются требования общества к техносфере. Основной механизм – законодательное регулирование государством всех фаз промышленной активности. Это означает, что на каждой стадии (размещение производства, строительство и эксплуатация) руководство предприятия, его владелец, обязаны предъявлять доказательства безопасности своего объекта.

Таким образом, очевидна необходимость оценки безопасности объекта. При этом должны решаться следующие  вопросы:

1. Насколько то или иное предприятие являются потенциально опасным?
2. Какие средства следует использовать для повышения безопасности производства?
3. Куда именно (в какие производственные процессы, мероприятия и т.п.) следует вкладывать эти средства.

Для решения этих вопросов необходима оценка, анализ, идентификация  опасностей [2].

Идентификация опасностей – это выявление нежелательных  событий, влекущих за собой реализацию опасности, механизмов возникновения подобных событий, а также определение масштабов последствий и вероятности любого события, способного оказать поражающее действие.

Приемлемый риск аварии – риск, уровень которого допустим и обоснован исходя из социально-экономических соображений. Риск эксплуатации объекта является приемлемым, если ради выгоды, получаемой от эксплуатации объекта, общество готово пойти на этот риск.

Риск аварии – мера опасности, характеризующая возможность возникновения аварии на опасном производственном объекте и тяжесть ее последствий. Основными количественными показателями риска аварии являются:

1) технический риск  – вероятность отказа технических  устройств с последствиями определенного  уровня (класса) за определенный период функционирования опасного производственного объекта;

2) индивидуальный риск – частота поражения отдельного человека в результате воздействия исследуемых факторов опасности аварий;

3) потенциальный территориальный  риск (или потенциальный риск) – частота реализации поражающих факторов аварии в рассматриваемой точке территории;

4) коллективный риск  – ожидаемое количество пораженных  в результате возможных аварий  за определенное время;

5) социальный риск, или  F/N-кривая, – зависимость частоты возникновения событий F, в которых пострадало на определенном уровне не менее N человек, от этого числа N. Характеризует тяжесть последствий (катастрофичность) реализации опасностей;

6) ожидаемый ущерб  – математическое ожидание величины  ущерба от возможной аварии, за определенное время [30].

 

5.2 Оценка риска  возникновения аварии

 

Оценка аварийной опасности  любого объекта должна начинаться с  выявления множества событий, способных  привести к реализации опасности.

Очевидно, что можно  перечислить:

1. все элементы технологического оборудования, которые содержат запасенную энергию и могут стать источником ее неконтролируемого выхода;
2. их сочетания и режимы высвобождения накопленной энергии.

Наиболее распространенный метод анализа риска – построение «дерева отказов». Он предполагает наличие известного «главного» последствия от возможных причин (инцидентов). Как правило, цель анализа риска – оценить вероятностные характеристики наступления верхнего нежелательного события (ВНС). При этом обычно каждому базисному событию (т.е. исходному событию или неразложимому конечному событию) приписывается вероятность (частота) его появления. После этого, используя формулы теории вероятностей, получают оценку вероятности наступления ВНС. Для простых технологических процессов выбор ВНС очевиден и не составляет труда. Однако, для сложных многостадийных производственных процессов, в которых участвуют многофазные равновесные системы, а также большое количество взаимодействующих аппаратов, обоснование ВНС иногда требует построения двух и более «деревьев отказов» [14].

Анализ построенных  деревьев отказов позволяет выявить  события, вызывающие реализацию опасности, т.е. те «узкие» места на предприятии, которые делают его опасным для персонала ОПО и населения, проживающего вблизи ОПО. Такими «узкими местами» могут быть не только технологические процессы, но и неправильные действия операторов. По некоторым данным до 80% техногенных ЧС обусловлены ошибками персонала ОПО [2].

Основные и типичные для большинства предприятий, эксплуатирующих  АХУ, факторы, влияющие на промышленную безопасность:

– техническое состояние оборудования, трубопроводов, запорной и предохранительной арматуры;

– наличие, техническое состояние и организация грамотной эксплуатации приборов автоматической защиты и управления технологическим процессом;

– квалификация персонала и соблюдение технологической и трудовой дисциплины;

– готовность обслуживающего персонала к локализации и ликвидации аварийных ситуаций и аварий;

– оснащенность АХУ средствами противопожарной, а персонала – индивидуальной защиты;

– должный контроль со стороны руководства за состоянием промышленной безопасности и соблюдением нормативных требований при эксплуатации АХУ.

Пренебрежение любым  из перечисленных факторов непременно увеличивает опасность эксплуатации ОПО, ставит персонал предприятия в зависимость от воли случая [13]. Одним из важнейших направлений повышения профессионального уровня рабочих и служащих является обучение их действиям в экстремальных условиях. Затраты на подобные мероприятия, как правило, не превышают 1% от величины материального ущерба от возможной аварии [2].

Пример «дерева отказов», используемого для анализа причин возникновения аварийных ситуаций при работе компрессоров АХУ представлен  на рисунке 5.1. Условные обозначения  элементов «дерева отказов» представлены в таблице 5.1, исходные данные для построения «дерева отказов» компрессора представлены в таблице 5.2 [16]. В данном случае рассматривалась возможная аварийная ситуация, сложившаяся в результате гидравлического удара в цилиндрах компрессора. Как следствие, выброс аммиака из технологического блока.

 

Таблица 5.1 – Условные обозначения элементов «дерева отказов»

Название (логический знак), значение	Графическое изображение
«ИЛИ» означает, что вышестоящее  событие может произойти вслествие  возникновения одного из нижестоящих
«И» означает, что вышестоящее  событие возникает при одновременном  наступлении нижестоящих событий (соответствует перемножению их вероятностей для оценки вероятности вышестоящего события)
Промежуточные события
Постулируемые исходные события-предпосылки